(57)【要約】  電気的に作動するエアロゾル発生システム（１００）が提供されており、電気的に作動するエアロゾル発生システムは、エアロゾルを発生しうる液体（１１５）を貯蔵する液体貯蔵部分（１１３）、および電気ヒーター（１１９）、および液体貯蔵部分（１１３）内の液体（１１５）と電気ヒーター（１１９）の間に位置付けられ、かつ液体（１１５）を液体貯蔵部分（１１３）から電気ヒーター（１１９）へと運ぶように構成された毛細管芯（１１７）、および電気ヒーター（１１９）に接続された電気回路（１０９）を備え、電気回路（１０９）は、ユーザー入力に応答して蒸発期間にわたり電気ヒーター（１１９）を起動して毛細管芯（１１７）内の液体（１１５）を気化し、蒸発期間の後の第一の所定の時間に、第二の期間にわたりヒーター（１１９）を起動し、第二の期間中にヒーター（１１９）の温度測定を記録し、温度測定に基づいて液体貯蔵部分（１１３）内の液体レベルを決定するように構成されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に作動するエアロゾル発生システムであって、
エアロゾルを発生しうる液体を貯蔵する液体貯蔵部分と、
電気ヒーターと、
前記液体貯蔵部分内の前記液体と前記電気ヒーターの間に位置付けられ、かつ液体を前記液体貯蔵部分から前記電気ヒーターへと運ぶように構成された毛細管芯と、
前記電気ヒーターに接続された電気回路とを備え、前記電気回路が、
ユーザー入力に応答して蒸発期間にわたり前記電気ヒーターを起動して前記毛細管芯内の液体を気化する、
前記蒸発期間の後の第一の所定の時間に、第二の期間にわたり前記ヒーターを起動する（ここで、前記第一の所定の時間は、前記芯内の液体の量が前記蒸発期間の後で平衡に達するのに必要な時間よりも短い）、
前記第二の期間中またはその直後に前記ヒーターの温度測定を記録する、および
前記温度測定に基づいて前記液体貯蔵部分内の液体レベルを決定する、ように構成された、電気的に作動するエアロゾル発生システム。
【請求項２】
前記ヒーターの温度が前記第二の期間中の前記液体の蒸発温度よりも低くなるように、前記ヒーターを起動するように前記電気回路が構成されている、請求項１に記載の電気的に作動するエアロゾル発生システム。
【請求項３】
前記第二の期間の後の第二の所定の時間に、第三の期間にわたり前記ヒーターを起動し、また前記第三の期間中に前記ヒーターの温度測定を記録し、また前記第三の期間中の前記ヒーターの前記温度測定と前記第二の期間中の前記ヒーターの前記温度測定との組み合わせに基づいて前記液体貯蔵部分内の液体レベルを決定するように前記電気回路が構成された、請求項１または請求項２に記載の電気的に作動するエアロゾル発生システム。
【請求項４】
前記第三の期間中に前記ヒーターの前記温度が前記液体の蒸発温度よりも低くなるように、前記電気回路が前記ヒーターを起動するように構成された、請求項３に記載の電気的に作動するエアロゾル発生システム。
【請求項５】
前記第一の所定の時間と、前記第一の期間と、前記第二の所定の時間との合計が、前記芯内の液体の量が前記蒸発期間の後で平衡に達するのに必要な時間よりも短い、請求項３または請求項４に記載の電気的に作動するエアロゾル発生システム。
【請求項６】
前記毛細管芯が、繊維状または海綿状の構造を持つ、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気的に作動するエアロゾル発生システム。
【請求項７】
前記液体貯蔵部分内の前記液体が液体担体材料内に保持される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気的に作動するエアロゾル発生システム。
【請求項８】
前記第二の期間が０．０５〜０．５秒である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電気的に作動するエアロゾル発生システム。
【請求項９】
前記第一の所定の期間が０．２〜２秒である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電気的に作動するエアロゾル発生システム。
【請求項１０】
前記電気回路がメモリーを備え、温度測定を液体レベルに関連付けるルックアップテーブルを前記メモリーが保存する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電気的に作動するエアロゾル発生システム。
【請求項１１】
予め決定された液体レベルに基づいて、または保存されたヒーター起動データに基づいて、前記蒸発期間の後の第一の所定の時間の第二の期間にわたり前記ヒーターを後続して起動するかどうかを決定するように前記電気回路が構成された、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電気的に作動するエアロゾル発生システム。
【請求項１２】
電気的に作動するエアロゾル発生システムが電気的に作動する喫煙システムである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電気的に作動するエアロゾル発生システム。
【請求項１３】
電気的に作動するエアロゾル発生システム内にある液体の液体レベルを決定する方法であって、電気的に作動するエアロゾル発生システムが、エアロゾルを発生しうる液体を貯蔵する液体貯蔵部分、および電気ヒーター、および前記液体貯蔵部分内の前記液体と前記電気ヒーターの間に位置付けられ、かつ液体を前記液体貯蔵部分から前記電気ヒーターへと運ぶように構成された毛細管芯、および前記電気ヒーターに接続された電気回路を備え、前記電気回路が前記電気ヒーターの起動を制御するように構成されており、
ユーザー入力に応答して蒸発期間にわたり前記電気ヒーターを起動して前記毛細管芯内の液体を気化することと、
前記蒸発期間の後の第一の所定の時間に、前記ヒーターを第二の期間にわたり起動することと（ここで、前記第一の所定の時間は、前記芯内の液体の量が前記蒸発期間の後で平衡に達するのに必要な時間よりも短い）、
前記第二の期間中またはその直後に前記ヒーターの温度測定を記録することと、
前記温度測定に基づいて前記液体貯蔵部分内の液体レベルを決定することとを含む、方法。
【請求項１４】
コンピュータプログラムを格納しているコンピュータ可読記憶媒体であって、電気的に作動するエアロゾル発生システム内のプログラム可能電気回路上で実行される時、電気的に作動するエアロゾル発生システムが、エアロゾルを発生しうる液体を貯蔵する液体貯蔵部分、および電気ヒーター、および前記液体貯蔵部分内の前記液体と前記電気ヒーターの間に位置付けられ、かつ液体を前記液体貯蔵部分から前記電気ヒーターへと運ぶように構成された毛細管芯、および前記電気ヒーターに接続され、かつ前記電気ヒーターの起動を制御するように構成されたプログラム可能電気回路を備え、前記プログラム可能電気回路に請求項１３に記載の方法を実行させる、コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気的に作動するエアロゾル発生システムに関連する。特に、本発明は、エアロゾル形成基体が液体であり、液体貯蔵部分に含まれる、電気的に作動するエアロゾル発生システムに関連する。
【背景技術】
【０００２】
ＷＯ  ２０１２／０８５２０３  Ａ１は、液体貯蔵部分を有する電気加熱式の喫煙システムを開示している。液体貯蔵部分は、液体エアロゾル形成基体を含み、電池電源によって給電される電気ヒーターを備える気化器に接続されている。電気ヒーターは、ユーザーによるマウスピースの吸込みによって起動される。気化器内に含まれる加熱式エアロゾル形成基体は、起動されたヒーターによって気化される。ユーザーの吸込みによって気化器に沿って、または気化器を通って引き出された空気は、蒸気を混入し、冷却してエアロゾルを発生させる。発生したエアロゾルは、マウスピースに引き出され、その後ユーザーの口に入る。発熱体が起動すると、発熱体に印加された電力と、結果として得られる発熱体の温度変化との間の関係に基づいて、液体エアロゾル形成基体の消耗量が決定される。決定された消耗量はユーザーに示される。
【０００３】
このアプローチは、印加された所定の電力について、発熱体の近くにある液体が少ない時、発熱体はより高いレートで加熱されるという事実に依存する。そのため、ユーザーがヒーターを起動した時に発熱体の近くにある液体に有意な減少があるようなレベルまで液体エアロゾル形成基体が枯渇した場合、液体貯蔵部分に液体が満充填されている時に、正常な条件下よりも著しく大きな発熱体の温度変化がある。これは、液体の枯渇が液体貯蔵部分内の液体のレベルが著しく枯渇した時にのみ決定されうることを意味する。これはまた、ユーザーがマウスピースを吸っている時にのみ液体レベルが決定されうることを意味する。
【０００４】
とりわけ液体貯蔵部分がほぼ空ではない時に、液体貯蔵部分内の液体のレベルをより正確に決定するエアロゾル発生システムを提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の第一の態様において、電気的に作動するエアロゾル発生システムが提供されており、電気的に作動するエアロゾル発生システムは、
エアロゾルを発生しうる液体を貯蔵する液体貯蔵部分と、
電気ヒーターと、
液体貯蔵部分内の液体と電気ヒーターの間に位置付けられ、かつ液体を液体貯蔵部分から電気ヒーターへと運ぶように構成された毛細管芯と、
電気ヒーターに接続されている電気回路とを備え、電気回路は、
ユーザー入力に応答して蒸発期間にわたり電気ヒーターを起動して毛細管芯内の液体を気化する、
蒸発期間の後の第一の所定の時間に、第二の期間にわたりヒーターを起動する（ここで、第一の所定の時間は、芯内の液体の量が蒸発期間の後で平衡に達するのに必要な時間よりも短い）、
第二の期間中またはその直後にヒーターの温度測定を記録する、および
温度測定に基づいて液体貯蔵部分内の液体レベルを決定する、ように構成されている。
【０００６】
蒸発期間中、芯内の液体は電気ヒーターによって発生した熱によって気化される。これは、液体貯蔵部分からの液体が、毛細管作用によって毛細管芯に引き出されて、気化された液体と置き換わることを意味する。液体が芯内に引き出されるレートは、液体貯蔵部分内にある液体のレベルに依存する。液体貯蔵部分内に大量の液体がある場合、その液体は、液体貯蔵部分内に少量の液体しか残っていない場合よりも速いレートで芯内に引き出される。
【０００７】
本明細書で使用される「液体レベル」は、液体貯蔵部分内にある液体の量を意味する。これは、液体の最大量に対するパーセント値または比率でもよく、液体の絶対量でもよい。この量は、担体材料内にある液体の質量または容積でもよく、液体の密度でもよい。
【０００８】
説明した通り、電気ヒーターに印加される所定の電力について、ヒーター温度の上昇レートは、ヒーターを取り巻く環境に依存し、特にヒーター付近にある液体の量に依存する。印加された電力について、発熱体の近くにある液体が少ない時、発熱体はより高い温度に加熱される。そのため、第二の期間中または第二の期間の直後の温度測定は、芯内の液体の量についての情報、よって蒸発期間の後で液体が芯に引き出されたレートについての情報を提供する。温度測定は第二の期間中になされることが好ましいが、第二の期間の直後になされてもよい。この文脈において「直後」は、第二の期間後０〜２秒を意味する。温度測定が第二の期間の後でなされる場合、第二の期間後０〜０．５秒でなされることが好ましい。
【０００９】
電気的に作動するエアロゾル発生システムは電気的に作動する喫煙システムであってもよい。電気的に作動するエアロゾル発生システムは、エアロゾルをマウスピース部分を通してユーザーに送達するように構成されうる。ユーザーは、マウスピース部分を吸煙して、空気をシステム内に引き出してもよく、また発生したエアロゾルをシステムからユーザーの口に引き出してもよい。ユーザーの吸煙の結果生じる気流は検出されて、蒸発期間を開始するためのトリガーとして使用されうる。蒸発期間はシステムを通過する検出された気流に依存する時間で終了してもよい。
【００１０】
蒸発期間の後で芯内にある液体量が平衡に達するために必要な時間より短い第一の所定の時間は有利なことに、液体がまだ毛細管芯に吸い上げられている間に温度測定がなされること、および温度測定が液体の吸い上げレートに直接的に関連していることを意味する。この文脈での平衡は、芯が飽和状態であるため、または液体貯蔵部分内で静水学的平衡に達したために、液体がもはや芯内に引き出されていない状態を意味する。
【００１１】
ところが、平衡に達するのにかかった時間は、液体貯蔵部分内の液体レベルに依存しうる。第一の所定の時間は、液体貯蔵部分が比較的に液体で満ちている時など、ある条件の間、蒸発期間の後で芯内にある液体量が平衡に達するために必要な時間よりも長くなること、および液体貯蔵部分が空になりつつある時にのみ、芯内の液体の量が蒸発期間の後で平衡に達するのに必要な時間よりも短くなることが可能である。
【００１２】
有利なことに、電気回路はヒーターの温度が第二の期間中の液体の蒸発温度よりも低くなるように、ヒーターを起動するように構成されている。これは、有意な量の液体を気化することなく、液体レベルの決定がなされうることを意味する。これは、液体の消費を低減させるだけでなく、ユーザーの吸煙によって引き出されていないために、発生したエアロゾルがシステム内で凝結する可能性をも低減させる。
【００１３】
有利なことに、ヒーターを第二の期間にわたり起動する工程は、第一の所定の時間中にさらなるユーザー入力がない場合にのみ遂行される。有利なことに、ヒーターを第二の期間にわたり起動する工程は、所定の電力をヒーターに印加することを含む。
【００１４】
ユーザーが装置を喫煙していない期間中にヒーター温度を測定することによって、より信頼できる測定が獲得されうる。ヒーターの温度は、ヒーター付近の液体の量だけでなく、その他の要因にも依存する場合があり、その要因の一つはヒーターを通過する気流レートでありうる。ユーザーの吸煙の結果としてヒーターを通過する気流は、ヒーターに対して冷却効果を持ちうる。ユーザーの吸煙の結果としての気流は、吸煙ごとに、およびユーザーごとに一貫していないため、このことは必然的に、ユーザーの吸煙中の温度に基づく液体レベルの決定の信頼性を低くさせる。ユーザーが喫煙していない時の温度を測定することによって、測定はユーザーの吸煙の強度とは独立している。
【００１５】
このタイプのシステム内の液体レベルを決定する従来の方法の大半は、ヒーター起動を監視することによって、液体の消費を測定することに依存している。それには、初期の液体レベルの知識を必要とし、また時間経過に伴うヒーター起動データの保存に依存する。本発明は、任意のヒーター起動データの保存や、初期の液体レベルの知識を必要としない。これは、液体貯蔵部分がユーザーによって異なるレベルまで再充填可能であるシステムにとって特に有利である。
【００１６】
電気回路は、第二の期間の後の第二の所定の時間に第三の期間にわたりヒーターを起動し、第三の期間中にヒーターの温度測定を記録し、第三の期間中のヒーターの温度測定と第二の期間中のヒーターの温度測定との組み合わせに基づいて、液体貯蔵部分内の液体レベルを決定するように構成されうる。特に、液体貯蔵部分内の液体レベルは、第三の期間中のヒーターの温度測定と第二の期間中のヒーターの温度測定との間の差に基づきうる。
【００１７】
第三の期間中のヒーターの温度測定および第二の期間中のヒーターの温度測定は、それらの時間でのヒーター付近の液体の量を示すものである。従って、それらの測定間の差異は、吸い上げレートの測定を提供する。この構成は、蒸発期間の終了時でのヒーター周辺の液体のレベルと独立しているという利点を持つ。蒸発期間の終わりの時点でヒーター付近に残っている液体量は一般的に非常に一貫している（かつ低い）が、蒸発期間が非常に短い場合（例えば、ユーザーの吸煙が非常に短いか、または中止されたため）、異常に高いレベルの液体がヒーター付近で芯内に残りうる。
【００１８】
別の方法として、または追加的に、蒸発期間の長さ、または蒸発期間中に印加された電力の合計（または蒸発期間のその他何らかのパラメータ）は、液体レベルの決定の因子になりうる。蒸発期間が長くなるか、またはより大きな電力が蒸発期間中に印加されると、蒸発期間の終わりの時点でヒーター付近の液体はより少なくなりうる。これは、単一の温度測定に基づく吸い上げレートの計算の因子になりうる。
【００１９】
有利なことに、ヒーターの温度が第三の期間中の液体の蒸発温度よりも低くなるように、電気回路はヒーターを起動するように構成されている。
【００２０】
第一の所定の時間と、第一の期間と、第二の所定の時間との合計は、芯内の液体の量が蒸発期間の後で平衡に達するのに必要な時間よりも短いことが好ましい。これは、第三の期間中にヒーター温度が測定される時、液体がまだ毛細管芯に吸い上げられている時に温度測定がなされることを意味する。
【００２１】
システムは一つ以上の毛細管芯を備えうる。一つ以上の毛細管芯は、液体エアロゾル形成基体を液体貯蔵部分からヒーターに移動するように配置されている。一つ以上の毛細管芯は毛細管材料を備えうる。毛細管材料は、液体を材料の一方の端から他方へ能動的に運ぶ材料である。
【００２２】
毛細管材料の構造は複数の小さな穴またはチューブを備えてもよく、それを通して液体を毛細管作用によって搬送することができる。毛細管材料は繊維質の構造を有しうる。毛細管材料はスポンジ状の構造を有しうる。毛細管材料は一束の毛細管を含みうる。毛細管材料は複数の繊維を含みうる。毛細管材料は複数の糸を含みうる。毛細管材料は微細チューブを含みうる。繊維、糸または微細チューブは一般的に、液体をエアロゾル発生手段に運ぶように整列されうる。毛細管材料は、繊維と糸と微細チューブの組み合わせを含みうる。毛細管材料はスポンジ様の材料を含んでもよい。毛細管材料は発泡体様の材料を含んでもよい。
【００２３】
毛細管材料は、任意の適切な材料または材料の組み合わせを含んでもよい。適切な材料の例としては、スポンジまたは発泡体材料、繊維または焼結粉末の形態のセラミック系またはグラファイト系の材料、発泡性の金属またはプラスチックの材料、例えば紡がれたかまたは押し出された繊維（酢酸セルロース、ポリエステル、または結合されたポリオレフィン、ポリエチレン、テリレンまたはポリプロピレン繊維、ナイロン繊維またはセラミックなど）でできた繊維性材料がある。毛細管材料は、異なる液体物理特性で使用されるように、任意の適切な毛細管現象および空隙率を有してもよい。液体エアロゾル形成基体は、液体が毛細管作用によって毛細管材料を通って移動されることを可能にする粘性、表面張力、密度、熱伝導率、沸点および原子圧を含むがこれに限定されない物理的特性を有する。
【００２４】
一つ以上の毛細管芯は、第一の端および第二の端を有しうる。第一の端は、液体貯蔵部分内に保持されている液体をヒーターに引き出すために、液体貯蔵部分内に延びうる。第二の端は、エアロゾル発生システムの空気経路内に延在しうる。第二の端は一つ以上の発熱体を含みうる。第一の端および第二の端は、液体貯蔵部分の中へ延在しうる。ヒーターは、第一の端と第二の端の間の芯の中央部分に配置されうる一つ以上の発熱体を備えうる。使用時、蒸発期間中に一つ以上の発熱体が起動されている時、一つ以上の毛細管芯内の液体は一つ以上の発熱体で、およびその周辺で気化される。発熱体は加熱用ワイヤーまたはフィラメントを備えうる。加熱用ワイヤーまたはフィラメントは、一つ以上の毛細管芯の部分を支持または包囲しうる。
【００２５】
液体は、液体が毛細管作用によって一つ以上の毛細管芯を通して運ばれることを可能にする物理的特性（粘性を含む）を有しうる。
【００２６】
液体はニコチンを含んでもよい。ニコチン含有液体はニコチン塩マトリクスであってもよい。液体は植物由来材料を含んでもよい。液体はたばこを含んでもよい。液体は、加熱に伴い液体から放出される揮発性のたばこ風味化合物を含むたばこ含有材料を含んでもよい。液体は均質化したたばこ材料を含んでもよい。別の方法として液体は非たばこ含有材料を含んでもよい。液体は均質化した植物由来材料を含んでもよい。
【００２７】
液体は少なくとも一つのエアロゾル形成体を含んでもよい。エアロゾル形成体は、使用時に密度の高い安定したエアロゾルの形成を容易にする、およびシステムの操作温度で熱分解に対して実質的に抵抗性のある任意の適切な公知の化合物または化合物の混合物である。適切なエアロゾル形成体は当業界で周知であり、多価アルコール（トリエチレングリコール、１，３−ブタンジオール、およびグリセリンなど）、多価アルコールのエステル（グリセロールモノアセテート、ジアセテート、またはトリアセテートなど）、およびモノカルボン酸、ジカルボン酸、またはポリカルボン酸の脂肪族エステル（ドデカン二酸ジメチルおよびテトラデカン二酸ジメチルなど）を含むが、これに限定されない。エアロゾル形成体は、多価アルコールまたはその混合物（トリエチレングリコール、１，３−ブタンジオールおよびグリセリンなど）であってもよい。液体エアロゾル形成基体は、その他の添加物および成分（風味剤など）を含みうる。
【００２８】
液体は水、溶媒、エタノール、植物エキス、および天然または人工の風味を含んでもよい。液体はニコチンおよび少なくとも一つのエアロゾル形成体を含んでもよい。エアロゾル形成体はグリセリンであってもよい。エアロゾル形成体はプロピレングリコールであってもよい。エアロゾル形成体は、グリセリンとプロピレングリコールの両方を含んでもよい。液体は、約０．５％〜約１０％のニコチン濃度を有してもよい。
【００２９】
担体材料は、液体を保持するために液体貯蔵部分内に配置されうる。担体材料は、任意の適切な吸収体の材料、例えば発泡性の金属またはプラスチック材料、ポリプロピレン、テリレン、ナイロン繊維またはセラミックで作成しうる。液体は、エアロゾル発生システムを使用する前に、担体材料内に保持されてもよい。液体は使用時に、担体材料内に放出されうる。液体は使用前に、即時に担体材料内に放出されうる。例えば、液体はカプセル内に提供されてもよい。カプセルのシェルは加熱手段による加熱に伴い溶けて、液体エアロゾル形成基体を担体材料に放出しうる。カプセルは、液体とともに固体を含む場合がある。
【００３０】
第二の期間は０．０５〜０．５秒としうる。必要なことは、ヒーターを非常に短時間だけ起動して、液体の蒸発温度に近づく前に温度を測定するだけである。
【００３１】
第一の所定の期間は０．２〜２秒としうる。ヒーターが断定できる温度に戻ることを確実にするために、またヒーターのその後の起動中に液体の蒸発温度よりも低い温度に維持されるように、ヒーターを再び起動する前に、冷却するための短い期間を提供することが望ましい。ところが、説明した通り、液体が芯に引き出されている間に、すなわち平衡に達する前に、温度を測定することも望ましい。第一の所定の期間に選択される期間は、使用されている毛細管芯の属性と、液体およびヒーターの属性とに依存する。
【００３２】
電気回路はメモリーを備えてもよく、ここでメモリーは温度測定を液体レベルに関連付けるルックアップテーブルを保存する。電気回路は、測定された温度を保存された温度測定と比較して、液体レベルを決定するように構成されうる。測定された温度または温度差と、液体貯蔵部分内の液体レベルとの間の関係は、エアロゾル発生システムの特定のデザインについて経験的に決定され、製造工程の一部としてメモリー内に保存されうる。
【００３３】
電気回路は任意の適切な構成要素を備えうる。電気回路はマイクロプロセッサを備えうる。マイクロプロセッサはプログラム可能なマイクロプロセッサとしうる。
【００３４】
電気回路はヒーターへの電力供給を制御するよう配置されうる。電気回路はヒーターへの所定の電力供給を制御するように構成されうる。ヒーターは電気回路による所定の電力の供給に伴い起動されうる。電気回路は、エアロゾル発生手段に供給される電力を監視するように構成されうる。
【００３５】
ヒーターは一つ以上の発熱体を含みうる。一つ以上の発熱体は、毛細管芯内の液体を最も効果的に加熱するように適切に配置されうる。一つ以上の発熱体は、主に伝導によって液体を加熱するように配置されうる。一つ以上の発熱体は、液体および芯と実質的に直接接触して配置されてもよい。一つ以上の発熱体は、一つ以上の熱伝導性要素によって液体に熱を伝達するように配置されてもよい。
【００３６】
一つ以上の電気発熱体は電気抵抗性の材料を含みうる。適切な電気抵抗性の材料には例えば、ドープされたセラミックなどの半導体、「導電性」のセラミック（例えば、二ケイ化モリブデンなど）、炭素、黒鉛、金属、合金、およびセラミック材料製・金属材料製の複合材料が挙げられうる。
【００３７】
一つ以上の電気発熱体は任意の適切な形態を取ってもよい。例えば、一つ以上の電気発熱体は一つ以上の加熱用ブレードの形態を取ってもよい。一つ以上の電気発熱体は、異なる導電性部分または一つ以上の電気抵抗性の金属チューブを有するケーシングまたは基体の形態を取ってもよい。ヒーターは、芯の周りに延びたコイルの形態の一つ以上のヒーターフィラメントを備えうる。
【００３８】
ヒーターは実質的に平面でもよい。本明細書で使用される「実質的に平坦」という表現は、実質的に二次元の位相幾何学的マニホールドの形態であるヒーターを意味する。従って、実質的に平坦なヒーターは、第三の寸法よりも実質的に大きい表面に沿って二次元的に延びる。特に、その表面内での二次元的な実質的ヒーターの寸法は、表面に対して垂直の第三の寸法よりも少なくとも５倍大きい。実質的に平坦なヒーターの例は、二つの実質的に平行な表面間の構造であって、ここでこれらの二つの表面間の距離は、実質的にその表面内の延長部分よりも小さい。一部の好ましい実施形態において、実質的に平坦なヒーターは平面状である。その他の実施形態において、実質的に平坦なヒーターは一つ以上の寸法に沿って曲がっており、例えばドーム形状またはブリッジ形状を形成する。
【００３９】
ヒーターは複数のヒーターフィラメントを含みうる。「フィラメント」という用語は、本明細書全体を通して、二つの電気接点間に配置された電気的な経路を意味するために使用される。フィラメントは任意に、いくつかの経路またはフィラメントにそれぞれ枝分かれ・分岐させてもよく、またはいくつかの電気的な経路から一つの経路に合流させてもよい。フィラメントは丸型、正方形、平坦型、またはその他の任意の断面形状を有してもよい。フィラメントは、真っ直ぐな様式または曲がった様式で配置されてもよい。
【００４０】
複数のフィラメントは、例えば相互に並列に配置されたフィラメントのアレイとなりうる。フィラメントはメッシュを形成してもよい。メッシュは織物または不織布であってもよい。複数のフィラメントは、エアロゾル形成基体を保持する毛細管芯に隣接するか、またはそれと接触して位置付けられうる。フィラメントはフィラメント間の間隙を画定でき、間隙の幅は１０μｍ〜１００μｍとしうる。フィラメントは、使用時に気化されることになる液体が隙間内に引き出され、ヒーター組立品と液体の間の接触面積が増えるように、隙間内に毛細管作用を引き起こさせうる。
【００４１】
一例において、ヒーターは３０４Ｌステンレス鋼から形成されたフィラメントのメッシュを含む。フィラメントは約１６μｍの直径を持つ。メッシュは、ギャップによって相互に分離された電気接点に接続され、約３０μｍの厚さを持つ銅箔で形成される。電気接点は、約１２０μｍの厚さを持つポリイミド基体上に提供される。メッシュを形成するフィラメントは、フィラメント間の隙間を画定する。この例において、隙間は約３７μｍの幅を持つが、より大きいまたはより小さい隙間が使用されてもよい。これらのおおよその寸法のメッシュを使用することで、隙間内にエアロゾル形成基体のメニスカスが形成されること、およびヒーター組立品のメッシュが毛細管作用によってエアロゾル形成基体を引き出すことが可能になる。ヒーターは液体エアロゾル形成基体を保持する毛細管芯に接触して置かれる。毛細管材料は、剛直なハウジング内に保持され、ヒーターはハウジング内の開口部にわたって延在する。
【００４２】
加熱手段は誘導加熱手段を含んでもよい。
【００４３】
電気回路は一つ以上の電気発熱体の電気抵抗を測定するように配置されうる。電気回路は、一つ以上の電気発熱体を通る電流および一つ以上の電気発熱体での電圧を測定することによって、一つ以上の電気発熱体の電気抵抗を測定するように配置されうる。電気回路は、測定された電流および電圧から少なくとも一つの発熱体の電気抵抗を決定するように構成されうる。電気回路は、既知の抵抗を有し、少なくとも一つの発熱体と直列の抵抗器を備えてもよく、また、この電気回路は、既知の抵抗の抵抗器の両端の電圧を測定すること、および測定した電圧および既知の抵抗から少なくとも一つの発熱体を流れる電流を決定することによって、少なくとも一つの発熱体を流れる電流を測定するように配置されうる。
【００４４】
電気回路は、電気抵抗の測定値から一つ以上の電気発熱体の温度を確認するように構成されうる。一つ以上の発熱体が、適切な抵抗温度係数などの適切な性質を持つ場合、一つ以上の発熱体の温度は、一つ以上の発熱体の電気抵抗の測定値から確認されうる。
【００４５】
電気的に作動するエアロゾル発生システムは、二つの温度センサー（第一の温度センサーおよび第二の温度センサー）を備えうる。第一の温度センサーは、液体貯蔵部分内に保持されている液体エアロゾル形成基体の温度を感知するために、液体貯蔵部分内に配置された温度センサーとしうる。第二の温度センサーは、ヒーターの温度を感知するように配置されていてもよい。
【００４６】
電気回路は、予め決定された液体レベルに基づいて、または保存されたヒーター起動データに基づいて、蒸発期間の後の第一の所定の時間の第二の期間にわたりヒーターを後続して起動させるかどうかを決定するように構成されうる。毎回の蒸発期間の後、ヒーターを後続して起動することは、必要でないかもしれないし、望ましくないかもしれない。例えば、液体レベルが高い、例えば最大容量の５０％を超えているという最新の決定がなされた場合、液体レベルをまれに決定することは望ましいかもしれない。決定された液体レベルが低くなった場合は、液体レベルをより頻繁に決定することが望ましいかもしれない。システムの毎回の使用セッションの最初の蒸発期間の後でのみ、液体レベルを決定することが適切であるかもしれない。喫煙システムの場合、これは毎回の喫煙セッションの最初の吸煙の後でのみ液体レベルを測定することを意味する。
【００４７】
追加的なパラメータが液体レベルの決定の因子になりうる。追加的なパラメータには、装置の向き、液体温度、周辺温度、液体のタイプ、ヒーターおよび芯組立品のタイプのうちの一つ以上が含まれる。例えば、システムはシステムの向きを決定する一つ以上の加速度計を含みうる。システムの向きは吸い上げレートに影響を及ぼす可能性があり、そのため液体レベルの決定の因子になりうる。電気回路は異なる液体貯蔵部分および異なるヒーターと併用されうる。吸い上げレートは芯および液体の属性に依存しうる。所定の印加された電力についてヒーターの温度は、ヒーターの特性に依存しうる。システム内の液体のタイプおよびヒーターのタイプの識別を、液体レベルの決定に使用してもよい。
【００４８】
電気的に作動するエアロゾル発生システムは、ユーザーインターフェースをさらに備えてもよく、ここで電気回路は、液体貯蔵部分内の決定された液体レベルをユーザーインターフェースによって表示するように構成されている。ユーザーインターフェースは、表示画面、一つ以上の視覚インジケータ（ＬＥＤなど）、音声インジケータ（スピーカーなど）、触覚インジケータ、または異なるインジケータの何らかの組み合わせとしうる。
【００４９】
液体レベルは、液体の絶対量や、最大液体レベルに対するパーセント値として、または液体レベルが閾値液体レベルより高いか低いかの決定として、ユーザーに対して示されうる。液体レベルは、複数の液体レベル決定から得られた平均液体レベルである。吸い上げレートに基づいて決定された液体レベルは、その他の液体レベルの決定と組み合わせて、および液体消費の推定または測定（例えば、ヒーター起動時間に基づく消費の推定）と組み合わせて、より正確な液体レベルの推定を提供してもよい。
【００５０】
エアロゾル発生システムは一つ以上の電力供給源を備えうる。電源は電池としうる。電池は、例えばリチウムコバルト電池、リン酸鉄リチウム電池、チタン酸リチウム電池、またはリチウムポリマー電池といったリチウム系の電池でもよい。電池はニッケル水素電池またはニッケルカドミウム電池でもよい。電源はコンデンサーなど別の形態の電荷蓄積装置であってもよい。電源は再充電を必要とする場合があり、また数多くの充放電サイクルのために構成されてもよい。電源は、１回以上の喫煙体験のための十分なエネルギーの保存を可能にする容量を有してもよい。例えば、電源は従来型の紙巻たばこ１本を喫煙するのにかかる一般的な時間に対応する約６分間、または６分の倍数の時間にわたるエアロゾルの連続的な生成を可能にするのに十分な容量を有してもよい。別の例において、電源は所定の回数の吸煙、または加熱手段およびアクチュエータの不連続的な起動を可能にするのに十分な容量を有しうる。
【００５１】
エアロゾル発生システムは、スイッチまたはボタンなどのユーザー入力を含んでもよい。これによって、ユーザーはシステムの電源を入れることができるようになる。スイッチまたはボタンは、エアロゾル発生手段を起動させうる。スイッチまたはボタンは、エアロゾル発生を起こしうる。スイッチまたはボタンは、制御電子回路が吸煙検出器からの入力を待機するように制御電子回路を準備させうる。
【００５２】
エアロゾル発生システムはハウジングを備えうる。ハウジングは細長くてもよい。ハウジングは任意の適切な材料または材料の組み合わせを含んでもよい。適切な材料には例えば、金属、合金、プラスチック、もしくはそれらの材料のうちの一つ以上を含有する複合材料、または、例えばポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）およびポリエチレンなど、食品または医薬品の用途に適切な熱可塑性樹脂が挙げられる。材料は軽量であり、脆くないものでありうる。
【００５３】
ハウジングは電源を受けるためのくぼみを含みうる。ハウジングはマウスピースを備えてもよい。マウスピースは少なくとも一つの空気吸込み口と、少なくとも一つの空気出口とを含みうる。マウスピースは二つ以上の空気吸込み口を含みうる。一つ以上の空気吸込み口は、エアロゾルがユーザーに送達される前にその温度を低減することができ、エアロゾルがユーザーに送達される前にその濃度を減少させうる。
【００５４】
エアロゾル発生システムは携帯型であってもよい。エアロゾル発生システムは従来型の葉巻たばこや紙巻たばこに匹敵するサイズであってもよい。エアロゾル発生システムの全長は約３０ｍｍ〜約１５０ｍｍとしうる。エアロゾル発生システムの外径は約５ｍｍ〜約３０ｍｍとしうる。
【００５５】
このエアロゾル発生システムは、主要ユニットおよびカートリッジを含みうる。主要ユニットは電気回路を備えうる。カートリッジは、液体を保持するための液体貯蔵部分を備えうる。主要ユニットは、カートリッジを取り外し可能なように受けるように構成されうる。
【００５６】
主要ユニットは一つ以上の電力供給源を備えうる。主要ユニットはヒーターを備えうる。カートリッジはヒーターを備えうる。カートリッジがヒーターを備える場合、カートリッジは「カトマイザー」と呼ばれうる。
【００５７】
エアロゾル発生システムは、ヒーターを備えるエアロゾル発生構成要素を備えうる。エアロゾル発生構成要素は、主要ユニットやカートリッジとは別個としうる。エアロゾル発生構成要素は、主要ユニットおよびカートリッジのうちの少なくとも一つによって取り外し可能なように受けられうる。
【００５８】
カートリッジは、主要ユニットに取り外し可能なように結合されうる。カートリッジは、液体が消費された時に主要ユニットから取り外されうる。カートリッジは使い捨てであることが好ましい。ところが、カートリッジは再使用可能であってもよく、またカートリッジは液体で再充填可能であってもよい。カートリッジは主要ユニット内で交換可能としうる。主要ユニットは再使用可能としうる。
【００５９】
本明細書で使用される「取り外し可能なように受けられる」という用語は、主要ユニットまたはカートリッジのいずれも著しく損傷することなく、カートリッジおよび主要ユニットが互いに結合および分離されうることを意味するように使用される。
【００６０】
本発明の第二の態様において、電気的に作動するエアロゾル発生システム内にある液体の液体レベルを決定する方法が提供されており、電気的に作動するエアロゾル発生システムは、エアロゾルを発生しうる液体を貯蔵する液体貯蔵部分、および電気ヒーター、および液体貯蔵部分内の液体と電気ヒーターとの間に位置付けられ、かつ液体を液体貯蔵部分から電気ヒーターへと運ぶように構成された毛細管芯、および電気ヒーターに接続された電気回路を備え、電気回路は電気ヒーターの起動を制御するように構成されており、
ユーザー入力に応答して蒸発期間にわたり電気ヒーターを起動して毛細管芯内の液体を気化することと、
蒸発期間の後の第一の所定の時間に、ヒーターを第二の期間にわたり起動することと（ここで、第一の所定の時間は、芯内の液体の量が蒸発期間の後で平衡に達するのに必要な時間よりも短い）、
第二の期間中またはその直後にヒーターの温度測定を記録することと、
温度測定に基づいて液体貯蔵部分内の液体レベルを決定することとを含む。
【００６１】
方法は、第二の期間の後の第二の所定の時間に第三の期間にわたりヒーターを起動することと、第三の期間中にヒーターの温度測定を記録することと、第三の期間中のヒーターの温度測定と第二の期間中のヒーターの温度測定との組み合わせに基づいて液体貯蔵部分内の液体レベルを決定することとをさらに含みうる。特に、液体貯蔵部分内の液体レベルは、第三の期間中のヒーターの温度測定と第二の期間中のヒーターの温度測定との間の差に基づきうる。
【００６２】
本発明の第三の態様において、コンピュータプログラムを格納しているコンピュータ可読記憶媒体が提供されており、これは、電気的に作動するエアロゾル発生システム内のプログラム可能電気回路上で実行される時、電気的に作動するエアロゾル発生システムが、エアロゾルを発生しうる液体を貯蔵する液体貯蔵部分、および電気ヒーター、および液体貯蔵部分内の液体と電気ヒーターとの間に位置付けられ、かつ液体を液体貯蔵部分から電気ヒーターへと運ぶように構成された毛細管芯、および電気ヒーターに接続され、かつ電気ヒーターの起動を制御するように構成されているプログラム可能電気回路を含み、プログラム可能電気回路に本発明の第二の態様の方法を実行させる。
【００６３】
本発明は、既存のハードウェアでソフトウェア更新として実施されうることが明らかである。特に、システムの動作を制御するためのプログラム可能マイクロプロセッサと、マイクロプロセッサにソフトウェアをアップロードすることを可能にするデータインターフェースとを備える既存のエアロゾル発生システムにソフトウェア更新を提供することが可能である。
【００６４】
本発明の一態様に関して説明した本発明の特徴は、本発明の他の態様に適用されてもよい。第一の態様の電気回路が動作するように構成された方法の特定の特徴については、本発明の第二の態様の方法に適用されうる。
【００６５】
本発明は、単なる例証として、添付図面を参照しながら、さらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、液体貯蔵部分を有する電気的に作動するエアロゾル発生システムの一例を示す。
【図２】図２は、電気的に作動するエアロゾル発生システムの複数の吸煙中の発熱体の温度プロファイルの五つの中央値を示すプロットである。
【図３】図３は、低い液体レベルでの液体の吸い上げの図である。
【図４】図４は、担体材料内に保持されている液体からの液体の吸い上げの図である。
【図５】図５は、本発明の第一の態様によるヒーターの起動の図である。
【図６】図６は、本発明の第二の態様によるヒーターの起動の図である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
図１は、本発明による電気的に作動するエアロゾル発生システムの一例を示す。しかしながら、多くの他の例が考えられる。図１は概略図である。特に、図示された構成要素は、個々にもあるいは相互に相対的にも等尺度ではない。エアロゾル発生システムは、エアロゾル形成基体を含むか、または受ける必要がある。エアロゾル発生システムは、液体からエアロゾルを発生するためのヒーターと、液体をヒーターに運ぶための芯または毛細管材料を必要とする。しかし、システムの他の態様が修正される可能性がある。例えば、ハウジングの全体形状およびサイズが変えられるであろう。
【００６８】
図１では、この装置は液体貯蔵部分を有する喫煙装置である。図１の喫煙装置１００は、マウスピース端１０３および本体端１０５を有するハウジング１０１を含む。本体端には、電池１０７の形態の電源と、ハードウェアの形態の電気回路１０９と、吸煙検出装置１１１とが提供されている。マウスピース端には、液体１１５を含むカートリッジ１１３の形態の液体貯蔵部分と、毛細管芯１１７と、少なくとも一つの発熱体を備えるヒーター１１９とが提供されている。このヒーターは、図１では概略的にのみ示されていることに留意されたい。毛細管芯１１７の一方の端はカートリッジ１１３内に延び、毛細管芯１１７の他方の端はヒーター１１９によって囲まれている。このヒーターは、接続部１２１を介して電気回路に接続されている。ハウジング１０１はまた、空気吸込み口１２３、マウスピース端にある空気出口１２５、エアロゾル形成チャンバー１２７を含む。
【００６９】
使用時、動作は以下の通りである。液体１１５は、液体貯蔵部分１１３からの毛細管作用によって、液体貯蔵部分内に延びる芯１１７の一方の端から、ヒーター１１９によって囲まれる芯の他方の端へ運ばれる。ユーザーがエアロゾル発生システムで空気出口１２５にて引き出すと、周囲空気が空気吸込み口１２３を通して引き出される。図１に示す配設では、吸煙検知システム１１１は吸煙を感知し、ヒーター１１９を起動する。電池１０７が電気エネルギーをヒーター１１９に供給して、ヒーターによって囲まれる芯１１７の端を加熱する。芯１１７の端にある液体は、ヒーター１１９によって気化され、過飽和蒸気を生成する。
【００７０】
生成された過飽和蒸気は空気吸込み口１２３からの気流と混合され、気流中を運ばれる。エアロゾル形成チャンバー１２７内で、蒸気は凝縮して吸入可能なエアロゾルを形成し、これが空気出口１２５に向かって運ばれ、ユーザーの口内に入る。
【００７１】
気化された液体は、毛細管作用によって芯１１７に沿って移動するさらなる液体で置き換えられる。
【００７２】
毛細管芯は、様々な多孔性または毛細管材料で作成され、公知の予め設定された毛管現象を有するのが好ましい。例として、繊維または焼結粉末の形態のセラミックまたはグラファイトをベースにした材料がある。別の多孔性の芯を使用して、密度、粘度、表面張力および蒸気圧などの物理的特性の異なる液体を収容することができる。この芯は、要求される液体の量を発熱体に送達できるように適したものでなければならない。
【００７３】
この例のヒーターは、毛細管芯の周囲に延びる加熱用のワイヤーまたはフィラメントを備える。発熱体の温度は、ヒーターの抵抗を測定することによって測定される。加熱用ワイヤーは、電気抵抗の測定からヒーター温度の正確な決定がなされることを可能にする抵抗温度係数を持つ。電気回路は、既知の抵抗を有し、加熱用ワイヤーと直列に接続された抵抗器を備えてもよく、また、この電気回路は、既知の抵抗の抵抗器の両端の電圧を測定することによって、および測定した電圧および既知の抵抗から、少なくとも一つの発熱体を流れる電流を決定することによって、少なくとも一つの発熱体を流れる電流を測定するように配置されうる。
【００７４】
所定量の電力がヒーターに印加された時の発熱体の温度の上昇レートは、ヒーターを取り巻く環境に依存し、特にヒーター付近にある液体の量に依存する。発熱体の周辺にある液体が多いと、液体に対して失われる熱が増大し、これが発熱体の温度上昇のレートを遅くする。そのため、発熱体が加熱している際の発熱体の温度は、芯内の液体の量に依存し、さらにこれは、平衡に達する前の時間での液体の吸い上げレートに依存する。
【００７５】
図２は、ユーザーがエアロゾル発生を要求するため、電気ヒーターが起動された時の、エアロゾル発生システムの複数の吸煙中に測定されている温度プロファイルの五つの中央値を示すプロットである。発熱体の温度Ｔをｙ軸に示し、吸煙時間ｔをｘ軸に示す。曲線２０１は第一組の吸煙の中央値であり、各吸煙は２秒の吸煙期間を有する。同様に、曲線２０３は第二組の吸煙の中央値であり、曲線２０５は第三組の吸煙の中央値であり、曲線２０７は第四組の吸煙の中央値であり、曲線２０８は第五組の吸煙の中央値である。各曲線で、縦の棒（例えば２０９で示す）は、これらの温度の中央値付近の標準偏差を示す。よって、液体貯蔵部分の寿命にわたる、測定された温度の進化が示されている。この挙動は、気化されたすべての液剤について、および使用したすべての電力レベルについて観察・確認された。
【００７６】
図２から分かるように、発熱体の温度応答は、曲線２０１、２０３、２０５において合理的に安定している。つまり、最初の３組の吸煙に対する中央値付近の標準偏差は、合理的に小さい。曲線２０７上には、二つの効果が見て取れる。第一に、第三組の吸煙に対する中央値付近の標準偏差が大きい。第二に、各吸煙中の発熱体の温度が大きく上昇している。これらの二つの効果は、少なめの液体が芯を通してヒーターに送達されるように、空になりつつある液体貯蔵部分の結果である。
【００７７】
曲線２０８上で、第五組の吸煙に対する中央値付近の標準偏差は再び小さい。つまり、吸煙にわたる温度範囲は、合意的に安定している。しかしながら、各吸煙中の発熱体の温度は、さらに大きく上昇している。これは、液体貯蔵部分が実質的に空であるためである。
【００７８】
曲線２０５に比べて、曲線２０７における温度上昇は、吸煙の約０．４秒後で特に顕著である（点線２１１で示す）。よって、発熱体の近くにある液体量の差の検出は、吸煙時間の０．４秒後の発熱体の温度レベルに正確に基づきうる。
【００７９】
図２は、液体貯蔵部分が空になると、発熱体の明らかな温度上昇があることを実証している。これは特に、吸煙の最初の０．４秒後に顕著である。この温度上昇を利用して、液体貯蔵部分が空になる、またはほぼ空になる時を決定してもよい。
【００８０】
図２ではまた、液体貯蔵部分が空になるのに伴い、０秒〜０．２秒の温度勾配のプロファイルが増大することが見て取れる。従って、液体貯蔵部分の寿命にわたる初回の吸煙中の温度上昇率は、液体貯蔵部分内に残っている液体の量を検出するための代替的または追加的手段を提供できる。
【００８１】
ところが、この技法は、蒸発期間の後で液体が芯へと引き出されている間に測定がなされる場合に、液体貯蔵部分が比較的満たされている時でさえも、液体レベルを決定するのにも使用されうる。芯への液体の吸い上げレートは、液体貯蔵部分内の液体レベルに依存する。吸い上げレートは、第一の時間で芯にある液体の量を決定すること、および所定の時間後（液体がコイルにまだ吸い上げられている間）に芯にある液体の量を決定すること、および液体の量の差を所定の時間で割ることによって、決定されうる。芯内の液体の量は、上述した通り、ヒーター起動の初期の発熱体の温度と関連する。そのため、液体がまだ芯に引き出されている時に異なる時間で発熱体の温度を測定することによって、吸い上げレートの測定を得ることができる。
【００８２】
図３は、液体貯蔵部分内の液体レベルが、液体が発熱体に吸い上げられるレートにどのように影響を及ぼしうるかの一例を図示している。図３の芯３００は、液体が引き出される複数の毛細管を実質的に生じさせる繊維の束である。コイル巻きにされたフィラメントの形態の発熱体３１０は、芯３００の一方の端の周りに巻かれている。芯の反対側の端は液体貯蔵タンク３２０内に延び、このタンクは液体で半分満たされている。図３は、液体が芯３００で発熱体３１０に引き出される際の液体の進み方を図示したものであり、初期状態が左側に示され、最終状態（平衡）が右側に示されている。図３に示す通り、システムが傾けられると、液体に接触する芯の領域、特に芯の端の領域が減少する。これによって吸い上げレートが低下する。液体は芯を越えて横方向に移動し、芯と接触していない芯の部分に入る。これは毛細管を吸い上げられるよりも遅いプロセスである。
【００８３】
液体レベルが低いほど、芯と接触した芯の端の面積は小さく、そのため吸い上げレートは低下する。当然ながら、システムは常に垂直からある特定の角度で傾けられるわけではないが、完全に垂直のまま維持されるわけでもない。また、一部の液体が芯の側壁を通して芯内に引き出される場合もある。平均して、液体タンク内の液体レベルが低いほど、芯への液体の吸い上げレートは低下する。
【００８４】
図４は、液体レベルがどのように吸い上げレートに影響を及ぼすかの第二の例を示す。図４は、図３にある芯４００、発熱体４１０、液体タンク４２０を図示している。ただし、図４に示す例では、液体タンク４２０は液体担体材料４３０を含む。液体タンク内の液体が消費されて、液体レベルが低下するのに伴い、液体は液体担体材料全体に分散し、そのため液体密度が低下する。これは、液体レベルが低下すると、芯の端部に接触した液体の量が減少することを意味する。これによって吸い上げレートが低下する。図４ａは比較的満杯の液体タンクを示し、図４ｂは空に近い液体タンクを示し、対応する芯への吸い上げレートは低い。
【００８５】
吸い上げレートに基づく液体レベルは、多くの方法で決定されうる。図５は、単一のヒーター起動に基づいて吸い上げレートを決定することによって液体レベルを決定するための制御プロセスの第一の実施形態を図示している。図５のプロセスは、芯内の液体を気化するヒーター起動の後で、芯の近くの液体のレベルが一貫しているという仮定に依存する。そのため、ユーザーによるヒーターの起動直後の液体レベルの測定は測定されていないが、製造中または装置開発中の較正プロセス中に決定されたものである。
【００８６】
図５は、時間経過に伴うヒーターの起動を図示している。図５では、電力は、蒸発期間５００によって図示されている通り、ユーザーの吸煙に応答してヒーターに印加される。ユーザーの吸煙に応答したヒーターへの電力の印加は、時間ｔ0で終了する。時間ｔ0で、芯内の液体は蒸発の結果として枯渇する。時間ｔ1（ｔ0の後の予め定められた一定期間）で、電力が第二の期間５１０にわたりヒーターに再び印加される。第二の期間５１０は蒸発期間５００よりも短く、また第二の期間中にヒーターが液体の蒸発温度に達しないように十分に短い。時間ｔ2（第二の期間５１０の終了時またはそれに近い時点）で、ヒーターの温度が測定される。時間ｔ2は、液体貯蔵部分が満杯である時であっても、液体がまだ芯に引き出されている、平衡に達する前の時点として選択される。時間ｔ0での芯内の液体レベル、およびヒーターの温度および冷却レートは吸煙間で一貫していると仮定されるため、時間ｔ2でのヒーターの温度は、芯上への液体の吸い上げレートに直接関連し、そのため説明した通り、液体貯蔵部分内の液体レベルに関連する。
【００８７】
エアロゾル形成基体の特定の設計に対する、および特定のシステム設計に対する経験的データは、電気回路のメモリー内に記憶され得る。この経験的データは、ｔ2での発熱体の温度を、液体貯蔵部分内に残っている液体の量に関連付けることができる。よって、経験的データは、どれだけの液体が残っているかを決定するために使用でき、またユーザーに液体レベルを表示するか、またはその液体レベルが推定で閾値レベルを下回ることを表示しうる。
【００８８】
図６は、２回のヒーター起動に基づいて液体レベルを決定する制御プロセスの第二の実施形態である。図６では、電力は、蒸発期間６００によって図示されている通り、ユーザーの吸煙に応答してヒーターに印加される。ユーザーの吸煙に応答したヒーターへの電力の印加は、時間ｔ0で終了する。時間ｔ0で、芯内の液体は蒸発の結果として枯渇する。時間ｔ1（ｔ0後の定められた期間）で、電力は第二の期間６１０にわたりヒーターに再び印加される。第二の期間６１０は蒸発期間６００よりも短く、またヒーターが液体の蒸発温度に達しないように十分に短い。時間ｔ2（第二の期間６１０の終了時またはそれに近い時点）で、ヒーターの温度が測定される。時間ｔ3（ｔ0の後の定められた期間）で、電力は第三の期間６２０にわたりヒーターに再び印加される。第三の期間６２０はまた、蒸発期間６００よりも短く、またヒーターが液体の蒸発温度に達しないように十分に短い。時間ｔ4（第三の期間６２０の終了時またはそれに近い時点）で、ヒーターの温度が再び測定される。時間ｔ4は、液体貯蔵部分が満杯である時であっても、液体がまだ芯に引き出されている、平衡に達する前の時点として選択される。
【００８９】
時間ｔ2でのヒーターの液体レベルは、時間ｔ2での温度測定から決定される。時間ｔ4でのヒーターの液体レベルは、時間ｔ4での温度測定から決定される。吸い上げレートは、時間ｔ2でのヒーターの液体レベルと、時間ｔ4でのヒーターの液体レベルとの差を、ｔ2とｔ4の時間差で割って決定される。決定された吸い上げレートは、説明した通り、電気回路内のメモリーに保存された経験的データを使用して、液体貯蔵部分内の液体レベルと関連付けることができる。次に、液体レベルの表示がユーザーに提供されうる。
【００９０】
図５または図６を参照しながら説明した通り、液体レベルの決定は、ユーザーによるヒーターの連続的な起動後に繰り返されてもよく、平均液体レベルが決定されてユーザーに表示されてもよい。また、液体レベルの推定の説明済みの方法を、その他の技法と組み合わせることも可能であり、その他の技法には例えば、ユーザーによるヒーターの起動の多くまたは測定に基づいて液体の消費を決定して、より正確な液体レベルの推定を提供する技法などがある。
【００９１】
液体レベルの推定はまた、吸い上げレートに影響を及ぼしうるその他の効果（例えば、周辺温度または液体温度）、または蒸発期間の直後の芯内の液体の量に影響を及ぼしうる蒸発期間の長さなどを考慮に入れて修正されてもよい。
【００９２】
本発明は芯、ヒーター、液体貯蔵部分の異なる物理的配置に適用される。経験的データは、考えられるそれぞれの配置について、また異なる液体やユーザーについて保存されうる。例えば、芯は両端で液体貯蔵部分内に延び、ヒーターはその両端の中間にある位置でもよい。ヒーター、芯、液体貯蔵部分はまた、電気回路から分離可能なカートリッジまたは「カトマイザー」内に提供されてもよい。電気回路は、異なる液体を貯蔵しうる複数の異なるカートリッジまたはカトマイザー設計に関連した経験的データを保存してもよい。
【００９３】
本発明には多くの利点がある。吸い上げレートの測定は、継続的に監視してシステム使用についての情報を保存することなく液体レベルを推定する手段を提供する。従って、本発明の方法は、ヒーター使用を継続的に監視することに依存する従来的な方法よりも実施が安価かつ容易である。
【００９４】
本発明はカトマイザーと、液体貯蔵部分を再充填できるタンクベースのシステムとに同様に適用されうる。本発明は始動時の液体レベルが未知のシステムで使用されうる。
【００９５】
本発明は、ユーザーによる起動中の測定に依存しないヒーターの自動化された起動を使用する。自動化された起動は、ユーザーによる起動よりも精密に制御されうる。自動化された起動は、ユーザーが装置を使用するたびに実施する必要はない。低頻度の自己起動の使用によって電力消費が大幅に低減されうる。
【００９６】
本発明は、既存のシステム内のプログラムを制御するように修正することによって実施されてもよい。本発明を実施するために、ソフトウェアおよびデータを既存のシステムに単に提供することも可能でありうる。
【図１】
2019509722.tif 000003
【図２】
2019509722.tif 000004
【図３】
2019509722.tif 000005
【図４（ａ）】
2019509722.tif 000006
【図４（ｂ）】
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【図５】
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【図６】
2019509722.tif 000009
【国際調査報告】
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